2. 程式人生 > >基於Docker環境開發、除錯嵌入式軟體（Embedded Software develop/Debug using Docker）

基於Docker環境開發、除錯嵌入式軟體（Embedded Software develop/Debug using Docker）

阿新 • • 發佈：2018-12-30

本文使用一個具體的簡單的Demo介紹此係列文章的Dev、Debug環境的使用方法，Dev、Debug環境都使用Docker技術提供OS層的環境隔離。以避免在搭建嵌入式開發環境上浪費時間，或者因搭建此嵌入式環境影響了其他開發環境。Docker技術可以解決以上這些困擾。開發環境使用Vi + GNU Cross toolchain，測試環境使用Qemu模擬STM32-P103這款開發板。使用模擬軟體模擬開發板也節省了大家購買硬體的開支，同時也方便在有即興Idea時，隨時進行驗證。

準備開發、除錯環境

開發、除錯環境依賴於Docker，首先安裝Docker。Docker有兩個版本CE（Community Edition）和 EE（Enterprise Edition），EE功能強大些，且穩定可靠，公司用，收費。我們學習用當然選擇CE版本啦。

官方安裝教程,不過Docker.com這個網站訪問需要翻牆。不想翻牆的同學可以使用國內的aliyun。

Tag:使用Win10的bash的同學注意啦，由於Docker使用了Linux的cgroups和namespace等一些技術，Win10 bash並不完全支援。Docker安裝在Win10 bash上不能使用。如果真想在Win10上使用Docker，請直接安裝官方文件安裝Docker for Win10. 底層環境直接使用Virtualbox提供Linux環境虛擬環境，Docker執行在虛擬化的Linux環境裡。

安裝完成後，可以使用以下命令檢視是否安裝成功：

input:

docker version

output:

Client:
 Version:      17.09.0-ce
 API version:  1.32
 Go version:   go1.8.3
 Git commit:   afdb6d4
 Built:        Tue Sep 26 22:42:38 2017
 OS/Arch:      linux/amd64

Server:
 Version:      17.09.0-ce
 API version:  1.32 (minimum version 1.12)
 Go version:   go1.8.3
 Git commit:   afdb6d4
 Built:        Tue Sep 26
 
 22:41:20 2017
 OS/Arch:      linux/amd64
 Experimental: false

有了Docker ，就可以下載我們使用的開發、除錯環境的Docker image了。

For Dev:

Docker hub(官方映象源)：

docker pull zhanglianpin/stm32_compile_env:latest

Aliyun hub（阿里雲映象源）：

docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bahutou/stm32_compile_env

For Debug:

Docker hub(官方映象源)：

docker pull zhanglianpin/ucos_debug_env:latest

Aliyun hub（阿里雲映象源）：

docker pull registry.cn-hangzhou.aliyuncs.com/bahutou/zhanglianpin/ucos_debug_env

下載完Dokcker image後，可以使用以下命令測試其是否下載成功：

input

docker image ls

output

REPOSITORY                       TAG                 IMAGE ID            CREATED             SIZE
zhanglianpin/stm32_compile_env   latest              48cd33a2339f        3 days ago          527MB
zhanglianpin/ucos_debug_env      latest              8d3c1b84e93f        3 days ago          203MB
ubuntu                           16.04               0b1edfbffd27        11 days ago         113MB
ubuntu                           14.04               8cef1fa16c77        11 days ago         223MB
linuxep/lepv0.1                  latest              92e0fb0aa864        7 months ago        785MB
hello-world                      latest              05a3bd381fc2        7 months ago        1.84kB

從上面的輸出我們可以看到，我的本地Docker iamge包含了 zhanglianpin/stm32_compile_env和zhanglianpin/ucos_debug_env這兩個image。

怎麼使用這兩個Docker image吶？看下面：

input:

docker run --rm  zhanglianpin/stm32_compile_env arm-none-eabi-gcc -v

output:

Using built-in specs.
COLLECT_GCC=arm-none-eabi-gcc
COLLECT_LTO_WRAPPER=/opt/gcc-arm-none-eabi-7-2017-q4-major/bin/../lib/gcc/arm-none-eabi/7.2.1/lto-wrapper
Target: arm-none-eabi
Configured with: /tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/src/gcc/configure --target=arm-none-eabi --prefix=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native --libexecdir=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/lib --infodir=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/share/doc/gcc-arm-none-eabi/info --mandir=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/share/doc/gcc-arm-none-eabi/man --htmldir=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/share/doc/gcc-arm-none-eabi/html --pdfdir=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/share/doc/gcc-arm-none-eabi/pdf --enable-languages=c,c++ --enable-plugins --disable-decimal-float --disable-libffi --disable-libgomp --disable-libmudflap --disable-libquadmath --disable-libssp --disable-libstdcxx-pch --disable-nls --disable-shared --disable-threads --disable-tls --with-gnu-as --with-gnu-ld --with-newlib --with-headers=yes --with-python-dir=share/gcc-arm-none-eabi --with-sysroot=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/install-native/arm-none-eabi --build=x86_64-linux-gnu --host=x86_64-linux-gnu --with-gmp=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/build-native/host-libs/usr --with-mpfr=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/build-native/host-libs/usr --with-mpc=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/build-native/host-libs/usr --with-isl=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/build-native/host-libs/usr --with-libelf=/tmp/jenkins/jenkins-GCC-7-build_toolchain_docker-633_20171130_1512067137/build-native/host-libs/usr --with-host-libstdcxx='-static-libgcc -Wl,-Bstatic,-lstdc++,-Bdynamic -lm' --with-pkgversion='GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2017-q4-major' --with-multilib-list=rmprofile
Thread model: single
gcc version 7.2.1 20170904 (release) [ARM/embedded-7-branch revision 255204] (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2017-q4-major)

input:

docker run --rm  zhanglianpin/ucos_debug_env  qemu-system-gnuarmeclipse -v

output:

GNU ARM Eclipse 64-bits QEMU emulator version 2.8.0 (v2.8.0-644-ge45e0e1-dirty)
Copyright (c) 2003-2016 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers

相信你應該有一些感覺了吧，使用這個Docker還是挺爽的，輕開銷地提供環境隔離，爽到爆。是不是你一直夢寐以求的類，反正我為各種開發、測試環境弄得煩躁的時候還是有的，這下終於可以心平氣和地做開發工作了。

一個簡單的不能再簡單的例子

Demo：使用STM32-P103這個開發板做一個最簡單的“5+4”, R0=0x05 R1=0x04 把結果0X09放到R2中 。
直接上程式碼（add.s）：

/**
  ******************************************************************************
  * @file      add.s
  * @author    Linc Zhang
  * @version   V1.0.0
  * @date      02-05-2018
  * @brief     exec some cortex instruction for testing
  ******************************************************************************
**/
    .thumb                       @(same as saying '.code 16')
        .syntax unified

    .text
    .equ STACKINIT,   0x20005000
vectors:        
        .word  STACKINIT         @stack pointer value when stack is empty
        .word _start + 1         @reset vector (manually adjust to odd for thumb)
        .word _nmi_handler + 1   @
        .word _hard_fault  + 1   @ 
        .word _memory_fault + 1  @ 
        .word _bus_fault + 1     @ 
        .word _usage_fault + 1   @ 
_start:                          @ Label, not really required
        mov   r0, #5             @ Load register r0 with the value 5
        mov   r1, #4             @ Load register r1 with the value 4
        add   r2, r1, r0         @ Add r0 and r1 and store in r2

stop:   b stop                   @ Infinite loop to stop execution

_dummy:                          @if any int gets triggered, just hang in a loop
_nmi_handler:
_hard_fault:
_memory_fault:
_bus_fault:
_usage_fault:
        add r0, 1
        add r1, 1
        b _dummy

使用的Link script：


SECTIONS {
         . = 0x00000000;
         .text : { * (.text); }
         end_code = .;
         . = 0x08000000;
         .data :AT(end_code) { * (.data); }
}

使用的Makefile：

AS = arm-none-eabi-as
CC = arm-none-eabi-gcc
LD = arm-none-eabi-ld
CFLAGS=

add.elf: 
    $(LD)  -T main.ld -o add.elf  add.o

add.o: 
    $(AS) -g -o add.o add.s 


.PHONY: clean

clean:
    rm -f *.o *~ core *.elf *.bin

Compile

input:

docker run --rm  -v $(pwd):/home/work  -w /home/work  zhanglianpin/stm32_compile_env make

output

arm-none-eabi-as -o add.o add.s 
arm-none-eabi-ld  -T main.ld -o add.elf  add.o

Debug

input:

docker run --rm -i  -v $(pwd):/home/work/  zhanglianpin/ucos_debug_env  qemu-system-gnuarmeclipse  --verbose --verbose --nographic  --board STM32-P103 --image add.elf

output:

GNU ARM Eclipse 64-bits QEMU v2.8.0 (qemu-system-gnuarmeclipse).
Board: 'STM32-P103' (Olimex Prototype Board for STM32F103RBT6).
Device file: '/opt/gnuarmeclipse/qemu/2.8.0-201703022210-head/share/qemu/devices/STM32F103xx-qemu.json'.
Device: 'STM32F103RB' (Cortex-M3 r0p1, MPU, 4 NVIC prio bits, 43 IRQs), Flash: 128 kB, RAM: 20 kB.
Image: 'add.elf'.
Command line: (none).
Load     52 bytes at 0x00000000-0x00000033.
Cortex-M3 r0p1 core initialised.
'/machine/mcu/stm32/RCC', address: 0x40021000, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/FLASH', address: 0x40022000, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/PWR', address: 0x40007000, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/AFIO', address: 0x40010000, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/EXTI', address: 0x40010400, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/GPIOA', address: 0x40010800, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/GPIOB', address: 0x40010C00, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/GPIOC', address: 0x40011000, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/GPIOD', address: 0x40011400, size: 0x0400
'/machine/mcu/stm32/GPIOE', address: 0x40011800, size: 0x0400
'/peripheral/led:red' 12*10 @(331,362) active low '/machine/mcu/stm32/GPIOC',12
QEMU 2.8.0 monitor - type 'help' for more information
(qemu) Cortex-M3 r0p1 core reset.

(qemu)

qemu 提供了一個monitor的UI，使用這個CLI 輸入以下命令：

input:

info registers

output:

R00=00000005 R01=00000004 R02=00000009 R03=00000000
R04=00000000 R05=00000000 R06=00000000 R07=00000000
R08=00000000 R09=00000000 R10=00000000 R11=00000000
R12=00000000 R13=20005000 R14=00000000 R15=00000028
PSR=40000173 -Z-- T svc32
FPSCR: 00000000

可以看到，R00=0x05,R01=0x04,R02=0x09，確實執行了上面的 “5+4”的運算。

當然你還可以使用Gdb進行程式的除錯。

input:

docker run --rm -i  -v $(pwd):/home/work/   zhanglianpin/ucos_debug_env  qemu-system-gnuarmeclipse  --verbose --verbose --nographic  --board STM32-P103 --image add.elf   --gdb tcp::1234

以上命令啟動了一個Gdb server，等待gdb client 去連線除錯。

新開一個Linux的CLI，然後輸入：

input:

docker run --rm -i  -v $(pwd):/home/work  zhanglianpin/stm32_compile_env  arm-none-eabi-gdb

output:

GNU gdb (GNU Tools for Arm Embedded Processors 7-2017-q4-major) 8.0.50.20171128-git
Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
License GPLv3+: GNU GPL version 3 or later <http://gnu.org/licenses/gpl.html>
This is free software: you are free to change and redistribute it.
There is NO WARRANTY, to the extent permitted by law.  Type "show copying"
and "show warranty" for details.
This GDB was configured as "--host=x86_64-linux-gnu --target=arm-none-eabi".
Type "show configuration" for configuration details.
For bug reporting instructions, please see:
<http://www.gnu.org/software/gdb/bugs/>.
Find the GDB manual and other documentation resources online at:
<http://www.gnu.org/software/gdb/documentation/>.
For help, type "help".
Type "apropos word" to search for commands related to "word".
(gdb)

在Gdb CLI中輸入連線Gdb Server的命令：

target remote 172.17.0.2:1234

Tag: Docker container的IP Addr查詢方法：

docker inspect --format {% raw %}'{{ .NetworkSettings.IPAddress }}'{% endraw %} container_name_or_id

查詢docker container ID的方法：

docker ps

連線上Gdb Server之後，一切都那麼熟悉了，可以使用一切Gdb除錯方法了，比如你想看下Registers：

input:

info all-registers

output:

r0             0x5      5
r1             0x4      4
r2             0x9      9
r3             0x0      0
r4             0x0      0
r5             0x0      0
r6             0x0      0
r7             0x0      0
r8             0x0      0
r9             0x0      0
r10            0x0      0
r11            0x0      0
r12            0x0      0
sp             0x20005000       0x20005000
lr             0x0      0
pc             0x28     0x28
cpsr           0x40000173       1073742195
MSP            0x20005000       536891392
PSP            0x0      0
PRIMASK        0x0      0
BASEPRI        0x0      0
FAULTMASK      0x1      1
CONTROL        0x0      0

自己動手搞一遍，我相信你應該知道怎麼回事了，下面我撿那個重點說明一下，已經搞定的請繞行。以免耽誤自己的寶貴時間。

編譯的時候執行的那個命令

docker run --rm  -v $(pwd):/home/work  -w /home/work zhanglianpin/stm32_compile_env make

Docker run 的意思是執行一個Container,使用的映象是我精心為您準備的STM32系列CPU的編譯環境，–rm這個引數的含義是我執行結束後這個Container會自動刪除，不保留上次執行的狀態，因為我們只是單次編譯下而已，沒有必要儲存上次Container執行的狀態。 -v 這個引數的意思是讓Container裡面的編譯環境能共享HOST主機的目錄和檔案，/home/work/ 這個目錄是我設定的編譯環境Container的預設工作目錄，-w 是為Container裡面的編譯環境賦予寫許可權。zhanglianpin/stm32_compile_env是Docker iamge的名稱，後面的make 是執行起來這個Container之後要執行的命令。使用Container共享HOST的檔案還是很方便的，這樣我就只用編譯環境編譯，其他的你像編輯啥的工作還是放在HOST主機上來做好了。

你理解了上面的套路之後，其他的使用Docker命令應該很好理解了。

簡單的例子中蘊含的一些Key Point

本章節我只提出幾個問題，以引起大家的思考。這些問題會在後面blog中一一解開。
1. STM32-P103上電後從哪裡執行第一條指令？如何把需要執行的第一條指令放到STM32-P103需要的地方？(涉及到STM32F103RB的啟動知識，連結指令碼等等內容)
2. 如果程式裡有變化的量（Variable），該怎麼處理？這些變數下載到哪裡？儲存到哪裡？使用之前有什麼需要注意的地方？(“Load Addr” VS “Excute Addr”)
3. 使用編譯器編譯出來的ELF檔案內部到底什麼結構？從靜態的檔案到動態的程式之間需要做哪些工作？
4. 執行C語言需要哪些前提條件？為什麼有了高階語言，組合語言還存在？STM32-P103可以完全使用C語言開發嗎？

本人認為理解這些事情，比較重要，理解了這些在除錯一些程式BUG的時候能一針見血。

引用資料說明

我最早的時候思考過有必要用Docker搭建Embedded software develop environment 嗎？我是看了An Introduction to Docker for Embedded Developers打消了我的顧慮。

Docker 基本的概念、設計理念、使用方法最好的文件是Docker Docs。

qemu-system-gnuarmeclipse 的使用方法見QEMU command。

資源彙總

相關推薦

基於Docker環境開發、除錯嵌入式軟體（Embedded Software develop/Debug using Docker）

本文使用一個具體的簡單的Demo介紹此係列文章的Dev、Debug環境的使用方法，Dev、Debug環境都使用Docker技術提供OS層的環境隔離。以避免在搭建嵌入式開發環境上浪費時間，或者因搭建此嵌入式環境影響了其他開發環境。Docker技術可以解決以上這些困

用eclipse整合開發環境開發、除錯arm linux程式

安裝交叉編譯器(arm-linux-gcc)以及整合開發環境(eclipse) 1.安裝arm-linux-gcc，不管你是從網上下載的，還是開發板光盤裡面的，都可以，版本也沒什麼限制，我的是arm-linux-gcc-4.3.2。   進入arm-linux-gcc

使用 Docker 構建開發、測試環境

 docker 為開發人員和系統管理員提供了一個可供開發，分發(ship)和執行應用的平臺。將Docker化的應用及其依賴環境不需要經過任何修改就可以分發到任何地方--提供給QA，團隊成員或者分發到雲平臺中。這是使用Docker的一個很重要的目的。 Docker的英文

unity開發Android遊戲環境配置、除錯（真機）全過程詳解

一、下載安裝unity        1.搜尋進入unity——Download                  2.點選選擇Choose your Unity + download        

用qt creator搭建開發、除錯php擴充套件的環境

目標：使用qtcreator,搭建php擴充套件開發、除錯環境 除錯目標：執行php程式(php腳本里使用擴充套件裡的函式等)，c程式碼裡面開始喚起單步除錯，步驟簡潔 c開發工具：能夠識別各種檔案格式（m4,makefile）,能處理好include的引用 現代IDE提供的功能，搜尋，跳轉，終端，g

vuejs使用webpack新增環境常量----多環境開發、打包場景解決方案

使用webpack構建的工程，在開發過程中不同環境的配置不同，在各種環境的打包切換過程中需要手動修改相關配置達到預期目的。但是每次都手動修改會比較麻煩，所以參考了別人解決方案，自己進行總結，實現了不同環境打包分類配置。 參考：vuejs新增環境常量----多環境開發打包場景解決方案之一 - 個人

Jmeter HTTP介面案例開發、除錯方法

HTTP介面案例案例開發的步驟為： 1.瞭解要開發案例的業務流程，比如新增案例，是否有其它前置條件,如果有，就需要先開發好前置條件的案例 2.手工開發案例或者通過jmeter錄製功能開發案例 3.對案例進行除錯，響應結果和預期結果一致，則案例開發完成 對於簡單

在Docker環境開發一個Java 8 Spring Boot應用程式

本文旨在讓你瞭解：在你的機器上，不需要Java 8的情況下如何建立一個Java應用程式。就像Python的虛擬環境一樣，那麼這裡我們可以使用Docker。 Python開發人員使用的虛擬環境，用於為不同的專案建立和管理獨立的環境，每個使用不同版本的Python

Windows下開發、除錯Linux C/C++程式

背景 據我所知，開發Linux C/C++ 程式的一般方式，如下： ² 使用SecureCRT+UltraEdit（FTP）工具遠端編輯、編譯（Makefile+gcc）、除錯（gdb）Linux程式。 ² Windows 上裝Linux虛擬機器，在虛擬機器上使用Vim、g

[Phonegap+Sencha Touch] 移動開發71 Sencha專案開發、除錯方法建議

一、開發時的除錯 方法1：不開啟任何伺服器     因為Sencha專案在開發狀態下，index.html是按需載入js和css檔案的（通過ajax方式）。所以如果你直接用Chrome開啟index.html，控制檯Console是會報下面的錯誤的（錯誤原

基於SpringBoot+Mybatis開發的簡單異常處理器（ExceptionHandle）

需求： 按照一個人的ID確認他的年齡，如果小於18歲則太年輕，大於65歲則年紀太大。 構思： 一個Person類，按照id查詢Person的age屬性，並對查找出來的age進行判斷。 1.如果年紀小於18，則出現異常“你太年輕”； 2.如果年紀大於65，則出現異常“你

敏捷開發、持續整合/交付（CI/CD）、DevOps學習筆記

概述 敏捷開發和DevOps都是一種理念。他們的理念相似，都是為了更好更快的釋出產品，但又不完全相同。 而CI/CD是實現這兩者理念的一種方法。 敏捷開發 前言 傳統方式開發前有一份詳細的開發文件，程式設計師照著需求直接敲程式碼，產品做好了直接部署上線。中間不會有人打擾，需求

阿里雲伺服器購買配置、環境部署、搭建網站教程（轉載）

阿里雲伺服器購買怎麼選擇合適自己需求配置？如何安裝伺服器環境來搭建網站呢？很多沒有云計算基礎的小白在ecs伺服器配置上都會遇到各種問題，今天詳細的寫一篇阿里雲伺服器配置教程文章，手把手教導大家如何配置！ 購買阿里雲伺服器或者其它任何產品，記得先領取阿里雲代金券

大資料開發、架構工程師面試（一）

1、hadoop 工作原理（最常見的問題）：     a.首先 概括裡面的角色（HDFS 、Mapreduce）     b.講解各個角色的整體架構     HDFS：     概念：     分

Programmer_Zhou的專欄（嵌入式軟體開發者，期待與你同行！）

軟體專案實踐中的C語言一瞥 以編碼規範為基礎，對C語言的發展歷史、特點、程式版式、註釋、變數和函式命名、異常保護、指標、結構體、檔案操作等諸多內容進行了詳細的描述，並對實際軟體開發工作中經常用到的配置檔案、演算法、日誌等進行了一定

『高級篇』docker之開發用戶服務EdgeService（13）

troy ble sge mob mage sent version throws length >原創文章，歡迎轉載。轉載請註明：轉載自IT人故事會，謝謝！>原文鏈接地址：『高級篇』docker之開發用戶服務EdgeService（13） 上一節開發了用戶服務

用C語言開發一個BT下載軟體 （四） ------ 程式碼實現-1-種子檔案解析模組

//parse_metafile.h #ifndef PARSE_METAFILE #define PARSE_METAFILE // 儲存從種子檔案中獲取的tracker的URL typedef struct _Announce_list { char ann

基於區域網的超簡易即時通訊軟體（一）

　　開博也那麼多天了，一直沒有放什麼上來，今天心血來潮，就放一個之前用C#寫的，基於區域網即時通訊的簡易版QQ吧。 　　首先呢，得了解，既然是能實現區域網的即時通訊，就必定是有伺服器和客戶端的，是基於C/S結構的。當時想的是為易於後期維護所以用了三層架構編寫。開發軟體用的是M

linux基礎知識5——安裝、解除安裝軟體（rpm、yum）

rpm包 基本格式 firefox-52.7.2-1.el7.centos.x86_64 52.7.2-1 版本號 el7.centos.x86_64適用系統

基於Python3.7和opencv的人臉識別（含資料收集，模型訓練）

前言 第一次寫部落格，有點緊張和興奮。廢話不多說，直接進入正題。如果你渴望使你的電腦能夠進行人臉識別；如果你不想了解什麼c++、底層演算法；如果你也不想買什麼樹莓派，安裝什麼幾個G的opencv；如果你和我一樣是個還沒入門的小白，但是想體驗一下人臉識別的魅力。那麼恭喜你，這篇文章就是為你準備的。讓我們開始吧